钢结构原理复习思考题第一章绪论1、什么是钢结构？钢结构是由钢构件制成的工程结构。

2、钢结构的特点是什么？①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。

3、在工业与民用建筑方面，钢结构的应用范围如何？①主要应用形式为大跨度结构；②高层建筑的骨架；③重型厂房结构；④轻型钢结构；⑤塔桅结构；⑥容器和管道；⑦移动式结构；⑧可拆卸、搬移的结构；⑨在地震区抗震要求高的工程结构。

第二章钢结构的材料4、钢结构用钢应具有那些性能？钢结构常需在不同的环境条件和情况下承受各种荷载，因此其钢材应具有良好的机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）和加工工艺性能（冷、热加工和焊接性能），以保证结构安全、节省钢材、便于加工制造，并降低价格和投资。

5、在众多种类和型号的钢材中，符合钢结构要求的钢材有哪几种？符合钢结构要求的钢材，只有碳素结构钢和低合金结构钢中的少数几种，如Q235钢、16Mn钢、15MnV钢等。

6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（20 5℃）下均匀拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。

7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的性能也具有代表性。

因此，它是钢材机械性能的常用试验方法。

8、净力拉伸试验的条件有哪些？①规定形状和尺寸的标准试件；②常温（20 5℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应变速度逐渐施加荷载）。

9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-应变曲线来表示。

其中纵坐标为名义应力，试解释何谓名义应力？所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力 =F/A0（F、A0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。

10、钢材的弹性？对钢材进行拉伸试验，当应力 不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减；卸除荷载后（ =0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。

钢材的这种性质叫弹性。

11、解释名词：比例极限。

比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。

12、解释名词：屈服点屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。

13、解释名词：弹性变形弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。

14、解释名词：塑性变形塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。

15、解释名词：抗拉强度抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。

16、解释名词：伸长率伸长率是钢结构试件断裂时相对原试件标定长度的伸长量与原试件标定长度的比值，用δ5；或δ10表示。

δ5 表示试件标距l0与横截面直径d0之比为5；δ10表示试件标距l0与横截面直径d0之比为10。

对于板状试件取等效直径d0=2π0A A0为板件的横截面面积。

17、钢材承载力极限状态的标志是什么、并做必要的解释。

钢材在弹性阶段工作即σ﹤f y时，应力与应变间大体呈线性正比关系，其应变或变形值很小，钢材具有持续承受荷载的能力；但当在非弹性阶段工作即σ﹥f y时，钢材屈服并暂时失去了继续承受荷载的能力，伴随产生很大的不适于继续受力或使用的变形。

因此钢结构设计中常把屈服强度f y定为构件应力可以达到的限值，亦即把钢材应力达到屈服强度f y作为强度承载力极限状态的标志。

18、解释屈强比的概念及意义。

钢材屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比。

屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强度利用率低，、不经济。

19、什么是钢材的冷弯性能？钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对产生裂纹的抵抗能力的一项指标。

20、钢材的冷弯性能和哪些因素有关？钢材的冷弯性能取决于钢材的质量，并与试验所取弯心直径d对钢材厚度a的比值有关。

21、能否用钢材的冷弯性能考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力，为什么？钢材的冷弯性能不但是检验钢材适应冷加工能力和显示钢材内部缺陷（如分层、离析、非金属夹杂、气泡等）状况的一项指标；而且由于冷加工时试件中部受弯部位受到冲头挤压以及弯曲和剪切的复杂作用，因此也是考察钢材在复杂应力状态下发展塑性变形能力的一项标志。

22、什么是钢材的冲击韧性？钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收机械能的一种能力，是衡量钢材抵抗可能因低温、应力集中、冲击荷载作用等而导致脆性断裂能力的一项机械性能。

23、测定钢材冲击韧性时，常用标准试件的型式有哪几种？测定钢材冲击韧性时，常用标准试件的型式有梅氏（Mesnager）U型缺口试件和夏比（Charp）V 型缺口试件两种。

24、如何测定钢材的冲击韧性？钢材的冲击韧性通常采用有特定缺口的标准试件，在材料试验机上进行冲击荷载试验，使试件断裂来测定。

25、何谓钢材的弹性极限？对钢材进行拉伸试验，当应力 不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减；卸除荷载后（ =0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。

钢材的这种性质叫弹性。

在应力-应变曲线上，弹性阶段所对应的最高应力点f e称为弹性极限。

26、试解释钢材U型缺口试件的冲击韧性指标αk的含义。

钢材U型缺口试件的冲击韧性指标一般用冲击值αk表示，即用冲击荷载使试件断裂时试件所吸收（消耗）的功A k除以缺口处横截面面积所得的值，其单位为J/mm2（即Nmm/mm2）或Nmm/mm2。

27、试解释钢材V型缺口试件的冲击韧性指标A kv的含义。

钢材V型缺口试件的冲击韧性指标一般用冲击功A kv来表示。

28、我国现行规范如何测定钢材的冲击韧性？我国现行规范规定钢材的冲击韧性用V型试件做试验，以所得的冲击功A kv来测定。

对碳素结构钢Q235钢，质量等级为A级时，不要求做冲击韧性试验；B、C、D级钢分别要求的冲击韧性指标为常温（20℃）、0℃、-20℃时冲击功（轧制纵向试样）A kv≥27J。

29、钢材的冲击韧性和哪些因素有关？钢材的冲击韧性与①钢材质量、②试件缺口状况、③加载速度、④温度、⑤钢材厚度有关。

其中温度越低、钢材厚度越大，其冲击韧性越差。

30、决定钢材机械和加工工艺性能的主要因素是什么？什么因素与钢材的机械性能有密切关系？什么因素对钢材的机械性能有重要影响？决定钢材机械和加工工艺性能的主要因素是①钢材的化学成分及其②微观组织结构；钢材的①冶炼、②浇注、③轧制等生产工艺与钢材的机械性能有密切关系；钢结构的①加工、②构造、③尺寸、④受力状态、及其所处的⑤环境温度等对钢材的机械性能有重要影响？31、钢的主要化学成分是什么？钢材中的微量元素包括什么？钢材主要化学成分是铁，在普通的碳素钢中约占99%；钢材中的微量元素有①碳（C）；②有利元素锰（Mn）、硅（Si）；③有害杂质元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）、氢（H）；④在合金钢中还有特意添加以改善钢材性能的某些合金元素，如锰（Mn）、钒（V）等。

32、碳元素对钢材的性能有哪些影响？碳含量对钢的强度、塑性、韧性和焊接性有决定性的影响。

（其中焊接性是指钢材对焊接的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。

）随着碳含量的增加，钢材的抗拉强度和屈服强度提高；但其塑性、冷弯性能和冲击韧性、特别是低温冲击韧性降低，焊接性也变坏。

结构钢材的碳含量不能过高，通常不超过0.22%。

33、锰元素对钢材的性能有哪些影响？锰是结构钢中的常有元素。

碳素钢中的锰多是炼钢时作为脱氧剂加入钢液中的元素，通常含量为0.3～0.8%；在低合金钢中，锰是作为合金元素而特意掺加的，其中16Mn钢和15MnV钢中锰含量为1.2～1.6%。

适量的锰①可以显著改善钢材的冷脆性能，②并提高其屈服强度和抗拉强度，同时，③又不过多地降低塑性和冲击韧性；④锰对脱除钢中有害元素氧的含量有作用；⑤锰还能与钢中的硫在高温下化合成熔点很高（约1600℃，远高于钢材的一般加工温度）的硫化锰，所以可以减除硫的有害作用，使钢材热加工时因硫而产生裂纹的“热脆”现象减少。

过量的锰含量⑥会使钢材变脆并降低其塑性。

34、硅元素对钢材的性能有哪些影响？①硅与钢液中的氧有较强的化合作用，能使钢中的纯铁体晶粒细小和散布均匀，②硅是冶炼较好性能镇静钢的常用脱氧剂。

适量的硅可以①提高钢材的强度，②而且对其塑性、冷弯性能、冲击韧性和焊接性无显著不良影响。

过量的硅将①降低钢材的塑性和冲击韧性，②恶化钢材的抗锈蚀能力和焊接性。

结构钢中硅的含量一般为：≤0.3％(Q235钢)；≤0.6％(16Mn、15MnV钢)。

35、钒元素对钢材的性能有哪些影响？钒元素是熔炼锰钒低合金钢时特意添加的一种合金元素。

合金钢中加入钒元素后，①可提高钢材强度和②细化钢的晶粒；钒的化合物具有高温稳定性，③使钢的高温硬度提高。

36、硫元素对钢材的性能有哪些影响？硫是钢中十分有害的元素。

①硫的化合物使钢的焊接性变坏；②硫降低钢材的塑性和冲击韧性。

37、磷元素对钢材的性能有哪些影响？磷是钢中十分有害的元素。

磷的有害作用主要是①使钢在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏；在高温时，②磷会降低钢的塑性。

38、何为“热脆”？硫与铁的化合物硫化铁（FeS），散布在钢材纯铁体的间层中，当温度在800～1200℃时熔化而使钢材出现裂纹，这种现象称为“热脆”。

“热脆”会使钢的焊接性变坏。

39、何为“冷脆”？钢材中由于某些有害元素的存在（如磷元素），使钢材在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏，这种现象称为“冷脆”。

40、为什么在低温下承受动力荷载的钢结构用钢中要对硫、磷、氧、氮、氢的含量加以限制？①硫会降低钢材的塑性和冲击韧性；②磷会使钢在低温时韧性降低并容易产生脆性破坏；③氧的有害作用与硫的有害作用相同并且有害程度更高，增加钢的脆性；④氢在低温时容易使钢呈脆性破坏，产生“氢脆”破坏现象；所以对比较重要的结构，尤其是在低温下承受动力荷载的钢结构用钢，要对其硫、磷、氧、氮、氢的含量加以限制。

41、我国目前钢结构用钢主要采用哪几种冶炼方法炼制？我国目前钢结构用钢主要采用①平炉和②氧气转炉冶炼而成，这两种冶炼方法炼制的钢的质量基本相同；侧吹碱性转炉法炼制的钢质量比较差，产量不多，现在已经不用于承重钢结构中。

电炉钢质量精良，但成本较高、电耗量大，钢结构中一般也不采用。

42、钢冶炼后因浇注方法（脱氧程度或方法）不同可以分为几种？钢冶炼后因浇注方法不同可以分为四种，分别是：①沸腾钢、②半镇静钢、③镇静钢、和④特殊镇静钢。